Ancienne idole des sports automobile, il restera à jamais le premier pilote nippon à avoir disputé en intégral une saison de Championnat du Monde de Formule 1, en 1987 (il termina 11e au classement final avec 7 points).  Il a inscrit 16 points en 74 départs entre 1987 et 1991 (avec Lotus de 1987 à 1989 puis Tyrell en 1990 et 1991) et a signé un meilleur tour, au GP d'Australie en 1989 (à ce jour l'unique meilleur tour réalisé par un pilote japonais) où il termina 4e, le meilleur classement de sa carrière.

Il a été champion du Japon de Formule 2 en 1981, 1982, 1984, 1985 et 1986.

Après sa carrière sportive, il a fondé une écurie de course engagée dans le championnat Formula Nippon , le Nakajima Racing, qui a remporté plusieurs fois le titre de champion.

Son fils Kazuki a débuté en F1 au Grand Prix du Brésil en 2007.